Il Tecnezio: Cenni Storici e Proprietà Rilevanti in Medicina Nucleare

Tc simbolo
Struttura atomica

La prima testimonianza dell'isomeria nucleare del tecnezio fu riportata da Segrè e Seaborg nel 1938.[1] Quest'isotopo, il 99mTc, è un "imaging agent" ideale in quanto decade, trasformandosi in 99Tc, con un tempo di dimezzamento di 6.03 ore e mediante emissione di raggi gamma a 140 KeV di energia. Tale emissione è abbastanza alta in energia da poter penetrare facilmente i tessuti ma è anche tanto bassa da poter essere assorbita, con efficienza molto elevata, dal cristallo di NaI(Tl) impiegato come rivelatore nella gammacamera.[2] Ciò consente dunque la visualizzazione delle strutture interne al corpo umano senza il rischio di esporre il paziente a radiazioni ad alto potere ionizzante. Un'ulteriore motivo di attenzione verso il 99mTc deriva dal suo caratteristico tempo di dimezzamento: esso è abbastanza lungo da permettere l'effettuazione delle successive operazioni di marcatura, somministrazione e biodistribuzione del radiofarmaco senza necessità di manipolare quantità eccessive di isotopo radioattivo per compensare le perdite dovute al suo decadimento; inoltre ciò rende possibile l'effettuazione di accurate analisi d'imaging, protraibili anche per la durata di diverse ore, senza dover incrementare notevolmente la dose di radiofarmaco iniettata.

Un'importante invenzione che consentì a tutti gli ospedali di disporre del 99mTc fu il generatore 99Mo/99mTc, sviluppato negli ultimi anni '50 al Brookhaven National Laboratory.[3] Il suo funzionamento si basa sul decadimento del 99Mo (Eb-max = 1.36 MeV, t1/2 = 67.0 h) in 99mTc, che avviene con un'efficienza dell'87% circa [4], mentre il secondo prodotto di reazione è il 99Tc, nel quale il 99Mo può anche decadere direttamente:

L'attrattiva di tali generatori risiede nel fatto che essi forniscono un sistema chiuso e riparato per la produzione di soluzioni sterili e isotoniche di 99mTcO4-. Perciò essi vengono regolarmente (in genere su base settimanale) inviati ai dipartimenti di medicina nucleare di tutto il mondo.

Generatore Mo/Tc

Il primo impiego del 99mTc nella pratica clinica fu riferito nel 1964 da P.V. Harper, dell'Università di Chicago. [5] Il 99mTcO4- eluito da un generatore era stato usato per effettuare un'indagine anatomica su vari organi tra cui il cervello, il fegato e la tiroide. Gli studi effettuati fecero comprendere che l'utilizzo di complessi diversi del 99mTc, avrebbe consentito la visualizzazione di differenti siti e/o processi biologici, in quanto ognuno di essi, a seconda della forma e delle particolari caratteristiche chimico-fisiche, avrebbe manifestato una distribuzione unica in vivo.

La preparazione di complessi a base di 99mTc avviene tramite reazione del 99mTcO4- eluito con un legante specifico e in ambiente riducente (il potenziale di riduzione di TcO4- a TcO2 in soluzione acquosa acida è +0.738 V, paragonabile a quello associato alla coppia Fe3+/Fe2+ = +0.771 V [6]). Tra gli agenti riducenti più utilizzati vi sono il cloruro di stagno (SnCl2), usato generalmente per preparare complessi di Tc(V) e Tc(I), e certi borani (BnHm) impiegati invece prevalentemente per la preparazione di complessi organometallici di Tc(I).

L'introduzione dei "technetium instant kits" nel 1968 rappresentò un'altro importante incentivo all'utilizzo del 99mTc in ambito medico. [7] Un kit consiste in una soluzione già pronta, preparata in un vial sterile, di agente riducente e legante. A questi, in sede di preparazione del complesso, si aggiunge direttamente l'eluato contenente il 99mTcO4-. Tramite semplice riscaldamento si attiva dunque la reazione che porta all'ottenimento del prodotto desiderato in alta resa e purezza, senza necessità di ricorrere a complicati metodi di sintesi e purificazione.

Fig.1 - Component di un tipico "technetium instant kit".[8]
Technetium instant kit

Un aspetto interessante dei primi tempi dello sviluppo dei radiofarmaci a base di tecnezio risiedeva nel fatto che spesso le strutture dei composti prodotti in tracce non erano ben note. La determinazione strutturale dei complessi di 99mTc risulta, infatti, notevolmente complicata per via delle bassissime concentrazioni alle quali si trova il radioisotopo (10-7-10-10 M) e che si trovano al di sotto dei limiti di rilevabilità delle tecniche standard normalmente utilizzate. Questo problema può essere superato, almeno in parte, studiando complessi analoghi con il 99Tc, l'isomero a più lunga emivita, o con il Re. In questo modo è possibile operare su quantità maggiori di prodotto e ottenere degli standard di riferimento per l'analisi dei composti in tracce.

Diffrazione ai raggi X Fig.2 - Le strutture cristalline sono determinate sperimentalmente tramite la tecnica di diffrazione a raggi X.

Tuttavia, soprattutto per quanto riguarda l'adozione dei complessi del Re come riferimento, è necessaria la massima cautela in quanto sono numerosi i casi in cui la chimica del Tc differisce significativamente da quella del suo congenero della terza serie di transizione.


Le informazioni riportate in questa pagina sono tratte da:
Sogbein O.O., Valliant J.F. 43Tc Technetium in Medicine in Metallotherapeutic Drugs and Metal-Based Diagnostic Agents: The Use of Metals in Medicine, (M. Gielen, E.R.T. Tiekink, eds.), John Wiley & Sons, Ltd, 2005, pp. 334-336.

Bibliografia

  1. torna su Segrè E., Seaborg G.T. Phys. Rev. 1938; 54: 772.
  2. torna su Terry J., Grzenia B., Papagiannopoulou D., Kyger J., Jurisson S., Robertson J.D. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2005, 263(2): 531-537.
  3. torna su Richards P. 5th Nuclear Congress, 7th Int. Electronic Nuclear Symposium (Rome) 1960; pp. 223-244.
  4. torna su Varma J., Mandeville C.E. Phys. Rev. 1954; 94: 91-94, review.
  5. torna su Harper P.V., Beck R., Charleston D., Lathrop K.A. Nucleonics 1964; 22: 50-54.
  6. torna su CRC Handbook of Chemistry and Physics, 64th Edition, Robert C. Weast (ed.), CRC Press, Cleveland, Ohio, USA, 1984.
  7. torna su Eckelman W.C., Richards P. J. Nucl. Med. 1970; 11: 761-762.
  8. torna su Uccelli L. Radiofarmaci, Ferrara, Sezione di Medicina Nucleare 2003/04 ( http://web.unife.it/facolta/medicina/).
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